前面的这些发明,虽然能改善民生,提升生产效率,能一点点改变大明的风貌,但终究没有让生产力发生翻天覆地的变化。
而蒸汽机,却是工业革命的核心,是能让整个时代发生天翻地覆变化的关键。
只要能把实用的蒸汽机研发出来,大明就能彻底摆脱人力和水力的限制,开矿山、修铁路、造蒸汽船、办大工厂,真正进入全新的蒸汽时代。
徐光启听到陛下问起蒸汽机,脸上的笑容也收敛了几分,神色带着几分愧疚,又有几分无奈,躬身说道:
“回陛下,蒸汽机的研发,还有一些瓶颈未能攻克,陛下且随臣去格物分院的工坊一看便知。”
朱由校点了点头,没有多说什么,牵着塞西莉亚的手,跟着徐光启,朝着格物分院的方向走去。
格物分院在科学院的最东侧,是整个科学院占地面积最大的分院,一座座高大的工坊连在一起,里面传来叮叮当当的打铁声、机器的轰鸣声,还有工匠们的号子声,充满了工业的力量感。
走进格物分院,随处可见各式各样的机械模型。
有利用齿轮传动的省力装置,能让一个人轻松抬起千斤重的巨石。
有利用水力驱动的鼓风机,风力强劲,能让熔炉的温度提升数倍。
有基于杠杆原理的起重机,能轻松把沉重的铁器吊到高处。
而在所有的模型里,最显眼、最受重视的,就是朱由校最看重的蒸汽机雏形。
徐光启带着他们,走进了一间巨大的工坊。
这间工坊高达数丈,地面用坚硬的花岗岩铺成,四周立着粗壮的承重柱,屋顶是钢结构的桁架,宽敞明亮,通风良好。
工坊的正中央,摆放着一个一人多高的铁制机器,正是科学院最新改良的蒸汽机模型。
机器的底部,是一个巨大的锅炉,里面正烧着熊熊的炭火,炉火烧得正旺,把锅炉烧得通红,发出“轰隆轰隆”的声响,白色的蒸汽从锅炉的管道里涌出,推动着汽缸里的活塞,来回做着往复运动。
活塞连着曲柄连杆,带动着旁边巨大的飞轮飞速旋转,飞轮转动又带动着旁边的一台纺织机,纺车飞速转动,一根根棉纱源源不断地被纺了出来,发出规律的咔嚓声,整个机器都在轻微地震动着,发出巨大的轰鸣声,震得人耳膜发麻。
“陛下,这就是我们最新改良的蒸汽机模型。”
负责机械研发的学士,兵仗局主事孙元化,早年跟着徐光启学习格物之学,是朱由校重点培养的人才。
他满脸兴奋地走到朱由校面前,指着蒸汽机,眼里闪烁着狂热的光芒,介绍道:
“我们按照陛下之前给的图纸和原理,解决了之前的大部分漏气问题,热效率也提升了不少,现在已经能稳定带动水车、纺织机、鼓风机运转了,动力比水力、风力稳定得多,不受天气和地点的限制。”
朱由校走到蒸汽机前,停下脚步,仔细地看着机器的每一个部件。
锅炉、汽缸、活塞、飞轮、阀门、连杆,每一个部件,都是工匠们精心打造的,上面还能看到手工打磨的痕迹。
他一边看,一边听着孙元化的讲解,时不时点点头,针对汽缸的密封、阀门的设计、飞轮的配重,提出了几个改进的建议,每一个建议都切中要害,让孙元化和旁边的工匠们茅塞顿开,连连点头,看向朱由校的眼神里,满是敬佩。
他心里很清楚,蒸汽机是工业革命的核心,是开启一个新时代的钥匙。
只要能把成熟的蒸汽机研发出来,大明就能彻底摆脱人力、畜力、水力的限制,生产力会迎来爆炸式的增长。
有了蒸汽机,就能开更深的矿,炼更多的铁,造更大的船,修更快的路,整个国家的发展,都会进入快车道。
塞西莉亚站在朱由校的身边,一双湛蓝的眼睛瞪得圆圆的,一眨不眨地看着眼前这个冒着蒸汽、发出巨大轰鸣声的铁疙瘩。
看着它不需要牛马牵引,不需要水流推动,只需要烧火,就能自己带动着飞轮飞速旋转,带动着纺织机纺出棉纱,惊得目瞪口呆,半天说不出一句话来。
她在葡萄牙,在西班牙,见过各种各样的机器,见过风车,见过水车,见过各种各样的手工作坊,却从来没有见过如此神奇的东西。
不需要借助任何自然的力量,只需要烧几块煤炭,就能产生这么大的力量,就能自己运转起来,这简直超出了她所有的认知。
她下意识地伸出手,紧紧拉住朱由校的袖子,声音里带着难以置信的颤抖,小声问道:
“陛下,这……这是什么魔法吗?它怎么能自己动起来?还能带动这么大的机器?”
朱由校看着少女满脸震惊的模样,哈哈大笑起来,伸出手,摸了摸她的头,说道:
“这不是魔法,这是格物之学,是科学的力量。
只要我们掌握了蒸汽的原理,掌握了力的规律,我们就能创造出更多神奇的东西。
用不了多久,我们就能用这个机器,造出能在水里航行的铁船,不用风帆,就能跨越大洋。
造出能在地上跑的铁车,不用牛马,就能日行千里;甚至,我们还能造出能飞上天的东西,像鸟儿一样,在天上翱翔。”
塞西莉亚听得目瞪口呆,整个人都僵在了原地。
铁做的船能在水里不沉,还能自己航行?
铁做的车能自己跑,还能日行千里?
甚至还能造出飞上天的东西?
这些话,要是从别人嘴里说出来,她只会觉得是天方夜谭,是疯子的胡话。
可这些话,是从她无比崇拜的陛下嘴里说出来的,她便没有半分怀疑。
“这不是已经成功了吗?”
朱由校看着飞速旋转的飞轮,转过头,看向徐光启,开口问道。
“并没有。”
徐光启脸上露出一抹苦笑,躬身说道:
“陛下,这台机器,是工坊里最好的工匠,花费了三个多月的时间,一点点精心打磨、反复调试而成的,仅此一台,根本无法量产。
更重要的是,这台机器,还有几个核心的瓶颈,始终无法攻克,根本无法投入实际使用。”
徐光启走到蒸汽机前,指着机器最核心的汽缸部分,语气沉重地说道:
“陛下曾多次叮嘱过,蒸汽机的核心部件,就是这个汽缸。
要求内壁必须光滑如镜,尺寸精准,活塞与汽缸之间,必须严丝合缝,哪怕只有一丝轻微的漏气,都会让蒸汽压力流失,彻底失去动力。”
“可现在的问题是,我们如今的冶铁技术,只能打造粗铸的生铁件,根本无法对汽缸内壁进行精密打磨。
我们试过用手工打磨,用麻布、油脂、细砂一点点磨,可就算是手艺最好的工匠,也无法保证汽缸内壁的绝对光滑和尺寸精准,更无法量产。
现在我们只能用麻布、油脂来密封活塞和汽缸的缝隙,漏气的问题根本无法从根本上解决。”
“所以这台蒸汽机,虽然能动,但是动力损耗极大,根本拉不动太重的东西,只能带动几台纺织机,想要用来抽水、开矿、带动大型机器,根本做不到。”
徐光启叹了口气,又指着锅炉和汽缸,继续说道:
“除了漏气的问题,还有材质的问题。
锅炉和汽缸,需要承受巨大的蒸汽压力,要求金属必须有足够的抗拉强度、抗爆强度。
可我们现在的生铁,质地太脆,受热不均就容易开裂。
熟铁的纯度太低,里面的杂质太多,强度不够,根本无法打造高压锅炉,甚至连低压锅炉,都经常出现炸膛的风险。”
“我们现在的炼钢技术,只有传统的灌钢法,产量极低,成本极高,炼出来的钢,质量也参差不齐,根本无法用来量产蒸汽机的核心部件。”
“还有,蒸汽机需要阀门、活塞环、压力表这些精密的小部件。
我们现在没有精准的模具铸造技术,阀门无法做到灵活开关,还能保证绝对密封。
也没有可靠的压力测量工具,无法精准控制锅炉里的蒸汽压力,要么压力不够,动力不足,要么压力太大,直接炸膛,风险极高。”
“这台蒸汽机,看着能运转,能带动机器,可实际上,用个一日半载,汽缸磨损、漏气,就彻底不能用了,就是个样子货,根本无法投入实际使用,更别说量产推广了。”
徐光启的话音刚落,仿佛是为了印证他的话一般,只听见“轰隆”一声闷响,正在飞速运转的蒸汽机,突然从汽缸的缝隙里冒出大量的白烟,活塞猛地一顿,飞速旋转的飞轮也渐渐慢了下来,发出刺耳的金属摩擦声,不过片刻功夫,就彻底停了下来,一动不动了。
工坊里的工匠和学士们,脸色瞬间大变,连忙冲了上去,检查机器的故障。
徐光启和孙元化也脸色煞白,连忙转过身,对着朱由校“噗通”一声跪伏在地,身后的所有学士、工匠,也都纷纷跪倒在地,低着头,声音里满是愧疚和惶恐,齐声说道:
“臣等无能,未能攻克蒸汽机的技术瓶颈,辜负了陛下的厚望,请陛下降罪!”
整个工坊里,瞬间安静了下来,只剩下锅炉里炭火燃烧的噼啪声,还有众人紧张的呼吸声。
所有人都低着头,不敢抬头看朱由校的脸色,心里满是不安。
陛下对蒸汽机的重视,所有人都心知肚明,投入了这么多的银子,这么多的人力物力,耗费了这么久的时间,却还是只能造出这样一个样子货,所有人都心里有愧,也害怕陛下的雷霆之怒。
可出乎所有人意料的是,朱由校脸上没有半分怒色,他走上前,亲自扶起了徐光启和孙元化,又对着跪倒在地的众人摆了摆手,说道:
“都起来吧,能有如今的进展,殊为不易,何罪之有?”
众人听到陛下的话,都愣住了,不敢相信地抬起头,看着眼前的年轻帝王,眼里满是难以置信。
“朕让你们研发蒸汽机,不是让你们一蹴而就,一步登天的。”
朱由校看着众人,语气平静地说道:
“这台机器,看着简单,可背后牵扯到的,是冶铁、炼钢、精密加工、机械设计,方方面面的基础工业。
这些东西,不是一朝一夕就能攻克的,能走到今天这一步,能造出一台能稳定运转的模型,你们已经做得很好了,朕很满意,何罪之有?”
他心里比谁都清楚,在1625年的大明,进行这样的科技革新,难度到底有多大。
蒸汽机的研发,从来都不是一个孤立的发明,而是整个工业体系的结晶。
没有合格的钢铁,没有精密的加工机床,没有成熟的机械设计,就算有他带来的超越时代的图纸和原理,也不可能一步造出成熟的瓦特蒸汽机。
从纽科门蒸汽机,到瓦特改良的蒸汽机,西方用了近百年的时间,无数的工匠和学者,前赴后继,一点点改进,一点点完善,才最终造出了成熟的蒸汽机。
而他现在,只用了短短几年的时间,就让大明的工匠们,造出了能运转的蒸汽机雏形,这已经是奇迹了。
失败,是再正常不过的事情。
技术的革新,从来都是在无数次的失败中,一点点摸索出来的。
他不仅没有怪罪众人,反而当场下令,给负责蒸汽机研发的所有学士、工匠,都发放了丰厚的赏银,又给工坊增拨了十万两银子的研发经费,设立了专项的攻关奖金,只要能攻克汽缸密封、钢铁材质、精密加工其中任何一个瓶颈,就立刻重赏,绝不食言。
“瓶颈不可怕,失败也不可怕。”
朱由校看着眼前的众人,声音洪亮。
“只要你们肯钻研,肯努力,肯一次次试错,朕就永远是你们最坚实的后盾。
银子,朕给你们;人手,朕给你们;资源,朕也给你们。
朕给你们最大的支持,最大的宽容,哪怕失败一百次、一千次,朕也绝不怪罪。”
“朕只问你们一句,有没有信心,和朕一起,把这台蒸汽机,真正造出来?”
跪倒在地的学士和工匠们,听到陛下的话,一个个都红了眼眶,心里的愧疚、惶恐,瞬间变成了满腔的热血和激动。
他们猛地站起身,挺直了腰杆,看着朱由校,齐声高呼,声音震得整个工坊都在回响:
“臣等有信心!定不负陛下厚望!鞠躬尽瘁,死而后已!”
看着眼前这群热血沸腾的学者和工匠,朱由校的眼里,也燃起了火焰。
他站在1625年的大明,站在这个风雨飘摇的时代,手里握着超越时代的知识,背后是整个大明的资源,身边是这群愿意为了格物之学奉献一切的人。
他就不信了,举全国之力,倾毕生心血,还鼓捣不出一台成熟的蒸汽机!
还开创不出一个属于大明的工业时代!
从蒸汽机工坊出来时,秋日的阳光正斜斜洒在科学院的青石甬道上,道旁的银杏叶被染成了灿烂的金黄,风一吹,便打着旋儿落在脚边。
朱由校负手走在前面,明黄色的常服下摆随着脚步轻轻晃动,方才工坊里的轰鸣与震动还在耳边隐隐回响,他的神色却已然恢复了平日里的沉稳深邃,只有眼底偶尔闪过的光芒,藏着对未来的无限构想。
徐光启快步跟在他身侧,手里还捧着刚刚记录蒸汽机改进建议的册子,花白的胡须上还沾着些许炭灰,却浑然不觉,嘴里还在不停念叨着汽缸密封、钢材提纯的几个关键问题,眼里的狂热与兴奋丝毫未减。
方才陛下提出的几个改进方向,字字都切中了当前研发的要害,让他茅塞顿开,原本堵在心头的诸多瓶颈,仿佛瞬间就有了破解的思路。
“徐卿,蒸汽机的研发,急不得,你们稳扎稳打,朕信得过你们。”
朱由校的语气平静。
“不过,除了蒸汽机之外,朕还有一个新的任务,要交给你和科学院。”
徐光启闻言,立刻收敛起脸上的激动,神色一正,道:
“陛下请吩咐,臣定当鞠躬尽瘁,死而后已。”
他跟随陛下多年,深知这位年轻帝王的想法,从来都天马行空,却又字字珠玑,每一个构想,都藏着利国利民的根本,甚至能改变整个大明的格局。
这一次,他心中也隐隐生出了期待,不知道陛下又要提出怎样惊世骇俗的构想。
朱由校转过身,望向甬道尽头,目光仿佛穿透了重重宫墙,越过了千山万水,落在了大明广袤的疆域之上。
他缓缓开口。
“徐卿,你我都清楚,大明太大了。”
“东起鸭绿江,西至嘉峪关,南抵南海诸岛,北达漠南草原,东西南北,纵横数万里。
这么大的疆域,想要治理好,想要掌控住,首当其冲的,就是消息的传递。”
“可如今,我们传递消息,依靠的只有驿站。
六百里加急,从北京到南京,最快也要三天三夜。
从北京到辽东前线,要四天;到云南、贵州,更是要半个月之久。
若是遇到雨雪天气,道路泥泞,时间还要再翻一倍。”
徐光启闻言,默默点了点头,脸上也露出了几分无奈。
他在朝中为官数十年,太清楚驿站传信的弊端了。
且不说速度慢,驿站的驿卒贪腐、信件延误、甚至泄密的事情,更是屡见不鲜。
平日里政务传递,慢些也就罢了,可若是到了战时,前线的军情晚一天送到京城,战局就可能发生天翻地覆的变化,多少场仗,就是因为消息传递不及时,贻误了战机,最终落得个惨败的下场。
“陛下所言极是。”
徐光启叹了口气,躬身道:
“驿站传信,速度太慢,且弊端丛生,臣也多次想过改进之法,可无论是更换驿马,还是修缮官道,都只能治标,不能治本,终究无法突破人力畜力的限制。”
“不止是国内。”
朱由校摇了摇头,目光望向更遥远的东方,还有南方的海洋。
“如今,我们的水师已经踏上了倭国的土地,占据了九州的岛屿;我们的商船,已经南下南洋,与西洋诸国贸易往来。
未来,我们的舰队,还要横渡印度洋,经略中亚,甚至抵达欧陆。
这么远的距离,依靠驿站,依靠商船传信,一来一回,动辄数月,甚至半年之久。
以现在的通讯设施,根本无法完成对海外疆域的掌控,更别说长远的经略了。”
徐光启的神色也跟着凝重起来。
他是最早跟着陛下开眼看世界的人,太清楚陛下的雄心壮志了。
陛下想要的,从来都不只是守住大明现有的疆域,而是要开疆拓土,扬帆出海,让大明的旗帜,插遍四海八荒。
可疆域越广,海域越宽,通讯的问题就越致命。
前线的战局瞬息万变,京城的指令却要几个月才能送到,等指令到了,战场的局势早就变了,再好的谋划,也成了一纸空文。
“陛下深谋远虑,臣不及也。”
徐光启躬身道,语气里满是敬佩。
“只是,这消息传递的速度,受限于人力畜力,受限于路途远近,古往今来,都没有太好的解决办法。
莫非……
陛下已经有了破局之法?”
他抬起头,看向朱由校。
他太了解这位陛下了,既然提出了问题,就必然已经有了对应的解决思路,就像之前的无数次一样,总能拿出让人拍案叫绝的办法。
朱由校看着徐光启期待的目光,嘴角微微上扬,露出一抹胸有成竹的笑意。
他当然知道,想要一步到位,造出电报、电话,以这个时代的科技水平,短时间内根本是天方夜谭。
电磁感应的原理,他可以讲给学士们听,可发电机、电池、电线,这些东西的研发,需要整个工业体系的支撑,不是一朝一夕就能完成的。
但他可以取一个折中的办法,一个在当下的技术条件下,就能快速落地,快速见效的办法。